ZASOBY-Większość zasobów wód podziemnych nadaje się do bezpośredniego wykorzystania na cele gospodarcze, a na cele konsumpcyjne po zastosowaniu prostych metod uzdatniania polegających głównie na usuwaniu naturalnych pierwiastków takich jak żelazo i mangan. Także łatwość ich ujęcia w dogodnym miejscu, a zwłaszcza stabilność składu fizyczno - chemicznego przemawiają za potrzebą szczególnej ich ochrony.Zasoby wód podziemnych podlegają dużym wahaniom, w zależności od wielkości opadów. Szacuje się, że w warstwie podskórnej i gruntowej zalega średnio 110-120 km3 wody. Do tego dochodzą zasoby wód głębinowych, trudne do jednoznacznego oszacowania ilościowego. Ilość wód podziemnych (tudzież ich uwarstwienie na danym obszarze) zależy od budowy geologicznej i stratygrafii wierzchnich warstw litosfery oraz - w przypadku wód podskórnych i gruntowych, podlegających parowaniu - od rozkładu temperatur dobowych i rocznych. W górach i na wyżynach, w związku z ich urozmaiconą budowę geologiczną, występują też najbardziej wydajne źródła wód mineralnych o różnym składzie chemicznym, a także wód termalnych (cieplic).Zasoby wód podziemnych Podział wg aspektu przestrzennego: -zasoby punktowe (pojedyncza studnia)-zasoby lokalne (zespół studni czerpiących wodę z danego poziomu wodonośnego)-zasoby regionalne (region, zlewnia hydrograficzna lub hydrogeologiczna, jednostka podziału administracyjnego)Zasoby wód podziemnych -statyczne (wiekowe) -obejmują całkowitą objętość wody wolnej zawartej w porach, próżniach lub szczelinach danego hydrogeologicznego poziomu wodonośnego. Zasoby statyczne mogą być nieodnawialne i odnawialne.-dynamiczne -jest to ilość wody, która w jednostce czasu przepływa przez poprzeczny przekrój określonego hydrogeologicznego poziomu wodonośnego. Zasoby dynamiczne można podzielić na stałe i zmienne.-eksploatacyjne- możliwe do pobrania z ujęcia w danej jednostce czasu w określonych warunkach. Stanowią część naturalnych zasobów dynamicznych lub statycznych, których pobór nie naruszy w sposób szkodliwy reżimu i równowagi hydrogeologicznej określonego środowiska, ani nie wyrządzi szkód innym użytkownikom lub w gospodarce kraju. -dyspozycyjne- to zasoby wód podziemnych z obszaru bilansowego, możliwe do zagospodarowania w określonych warunkach środowiskowych i hydrogeologicznych bez wskazania lokalizacji i warunków techniczno- ekonomicznych ujęć.-naturalne- formują się wyłącznie pod wpływem czynników przyrodzonych - opady, infiltracja, kondensacja i inne-sztuczne- tworzą się pod ziemią dzięki świadomej działalności człowieka- sztuczna infiltracja, irygacja itp. Ilościowa ochrona zasobów-Polega na prawidłowej ich eksploatacji aby zachowana została równowaga między ilością wody czerpanej a zasilaniem.-Ilościowa ochrona zasobów wymaga:,ustalenia zasobów wód w poszczególnych rejonach i formacjach wodonośnych i warunków hydrogeologicznych,ustalenia naturalnych rejonów deficytowych,analizy warunków hydrogeologicznych i prognozy wpływu poboru określonej ilości wody na stosunki ilościowe zasobów ,większego wykorzystania brzegowej i dennej infiltracji wód rzecznych i jeziornych,stałej rejestracji poboru wód podziemnych i kontroli ilościowego i jakościowego stanu eksploatacyjnych zasobów ,wykorzystania wód kopalnianych przez przemysł Jakościowa ochrona zasobów-Polega na zabezpieczeniu ich przed zanieczyszczeniem lub skażeniem oraz na niedopuszczeniu do powstawania powierzchniowych źródeł zanieczyszczenia przez:,poprawę stanu sanitarnego wokół kopalnych ujęć na wsi,odprowadzaniu do gruntu wyłącznie ścieków oczyszczonych,instalowanie w kominach fabrycznych filtrów pochłaniających szkodliwe substancje,lokalizowanie śmietnisk wyłącznie w miejscach gdzie wody podziemne są izolowane warstwami wodoszczelnymi,stosowanie w rolnictwie do nawożenia i ochrony roślin substancji szybko rozkładających się ZAGROŻENIA JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCHWarstwa wodonośna posiada naturalną odporność na przenikanie zanieczyszczeń z powierzchni terenu, co więcej zdolność do samooczyszczania wody.Wielkość antropogenicznego zagrożenia jakości wód podziemnych w dużej mierze zależy od głębokości ich występowania (a więc od miąższości strefy aeracji), stopnia izolacji od powierzchni terenu przez utwory słaboprzepuszczalne, sposobu użytkowania terenu i położenia ognisk zanieczyszczeń. Najsilniej na degradację jakości wód narażone są wody gruntowe, których zwierciadło występuje na głębokości mniejszej niż 5 m, w obrębie obszarów zurbanizowanych oraz intensywnych upraw rolnych. Jest to spowodowane brakiem występowania utworów trudno przepuszczalnych izolujących warstwę wodonośną od powierzchni.Główne źródła zanieczyszczeń mające wpływ na jakość wód podziemnych to: Przemysł - źródła o bardzo zróżnicowanym charakterze, głównie składowiska odpadów stałych, odprowadzanie ścieków czy też emitowanie pyłów i gazów. Górnictwo (głównie odkrywkowe) - przekształca powierzchnię ziemi i odkrywa warstwę wodonośną umożliwiając łatwe jej zanieczyszczenie, powoduje głębokie i rozległe leje depresyjne. Górnictwo podziemne zanieczyszcza cieki i wody podziemne słonymi wodami kopalnianymi. Transport - stwarza szereg potencjalnych i rzeczywistych ognisk zanieczyszczeń wynikających z ruchu pojazdów, przesyłania rurociągami paliw płynnych i ich magazynowania oraz dystrybucji, funkcjonowaniem punktów obsługi pojazdów oraz związanych z ruchem torowym. Rolnictwo stwarza zagrożenie jakości wód poprzez niewłaściwe stosowaniem nawozów i środków ochrony roślin, złą gospodarkę odpadami z hodowli zwierząt i produkcji pasz (gnojowica, soki kiszonkowe) oraz ogólnie zły stan sanitarny wsi (brak kanalizacji, oczyszczalni ścieków, odpowiednio zabezpieczonych wysypisk odpadów). Tego typu zagrożenia dotyczą dużej części obszaru kraju, ale w największym stopniu Polski południowo - zachodniej, północno - zachodniej i centralnej. MONITORING WÓD PODZIEMNYCH W SYSTEMIE PAŚ -Monitoring wód podziemnych systemu PMŚ obejmuje badania jakości zwykłych wód podziemnych na obszarze kraju za wyjątkiem wód leczniczych i termalnych.-Badania są wykonywane od 1991 roku przez Państwowy Instytut Geologiczny.--Bezpośredni nadzór nad realizacją programu badań sprawuje Zespół Monitoringu w Głównym Inspektoracie Ochrony Środowiska.PROGRAM MONITORINGU-Program monitoringu jakości wód podziemnych jest realizowany w parciu o akty wykonawcze ustawy Prawo wodne, a w szczególności:-rozporządzenie MŚ w sprawie klasyfikacji wód, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu wód powierzchniowych i podziemnych.CEL MONITORINGU-Celem badań jest dostarczenie danych o jakości zasobów wód podziemnych dla potrzeb identyfikacji i eliminacji ewentualnych zagrożeń zanieczyszczeniem. SIECI MONITORINGU-Monitoring wód podziemnych prowadzi się w sieci:-krajowej-regionalnejlokalnej Bilans wód podziemnych-Badamy go rozpatrując przyrost i ubytek wód podziemnych na określonym obszarze.-Przyrosty:-wody infiltrujące w podziemie (opadów i roztopy)-wody wsiąkające ze zbiorników i cieków-woda z kondensacji pary wodnej (strefa aeracji)-podziemny dopływ z sąsiednich obszarów-dopływ wód juwenilnych Bilans wód podziemnych-Ubytki:-drenaż przez źródła i bezpośrednio do cieków powierzchniowych-pobór wody przez rośliny-parowanie do atmosfery-podziemny odpływ do innych obszarów-straty na wiązanie w procesach geochemicznych (hydratacja, wietrzenie)-ujęcia wodociągowe, studzienne; kopalnie...Równanie bilansowe wód podziemnych.Obejmujące wody zawarte w strefie saturacji i aeracji: mh+L=P-S-H Obejmujące wody tylko w strefie saturacji: mh=P-(H+S+L),h-zmiany zwierciadła,m- wsp.odsączalności,L-zmiany ilości wody w strefie aeracji ..Regionalizacja zasobów wód podziemnych w Polsce-regiony zasobne w wody podziemne: pomorski, lubuski, jury krakowsko- wieluńskiej, niecki łódzkiej, świętokrzyskiej osłony mezozoicznej, kredy lubelskiej-regiony mało zasobne: region sudecki, zapadliska przedkarpackiego, trzebnicko- ostrzeszowski, niecki wrocławskiej, górnej Odry, górnośląski, niecki poznańskiej-regiony bezwodne: region karpacki i przedsudecki-pozostałe regiony są umiarkowanie zasobne Główne problemy związane z eksploatacją wód podziemnych-Pobieranie zbyt dużych ilości zasobów naturalnych powoduje liczne ujemne skutki takie jak:-Naruszenie ustroju wód podziemnych.-Obniżenie zwierciadła lub ciśnienia piezometrycznego co powoduje spadek wydajności ujęć.-Niekorzystne oddziaływanie na produkcję rolniczą i na wegetację leśną w skrajnych wypadkach może doprowadzić do przesuszenia i wyjałowienia gleby.-Pogorszenia jakości wody wskutek przeciągnięcia do eksploatacyjnego poziomu innych, np. zasolonych wód z głębszych lub sąsiednich poziomów.Zagrożenia jakości wód podziemnych-chemizacja rolnictwa i leśnictwa-niewłaściwe stosowanie nawozów naturalnych -brak systemów kanalizacyjnych i odpowiedniej liczby sprawnych oczyszczaln - nieszczelne zbiorniki ściekowe -niedostateczny nadzór nad wywozem nieczystości -brak odpowiednio przystosowanych składowisk -brak nadzoru nad składowaniem i gromadzeniem odpadów -zanieczyszczenia atmosfery Modelowanie matematyczne to użycie języka matematyki do opisania zachowania jakiegoś układu Praktyka inżynierska często wymaga sterowania układem lub wykonania analizy jego zachowania, do czego używa się modelowania matematycznego. W analizie inżynier buduje opisowy model układu będący hipotezą co do sposobu działania układu i na podstawie tego modelu może wnioskować co do wpływu potencjalnych zakłóceń na stan układu. W sterowaniu model może posłużyć do teoretycznego wypróbowania różnych strategii sterowania bez wpływania na rzeczywisty układ Model matematyczny opisuje dany układ za pomocą zmiennych. Wartości zmiennych mogą należeć do różnych zbiorów: liczb rzeczywistych, całkowitych, wartości logicznych, ciągów znakowych i tym podobnych. Zmienne reprezentują pewne właściwości układu, na przykład zmierzone wartości wyjść układu, wartości liczników, wystąpienia zdarzeń (tak/nie) i tym podobne. Właściwy model to grupa funkcji wiążących ze sobą różne zmienne i w ten sposób opisujących powiązania między wielkościami w ukStrefa aeracji - (inaczej strefa napowietrzenia) strefa pomiędzy powierzchnią terenu a zwierciadłem wód podziemnych. Wolne przestrzenie pomiędzy skałami są częściowo wypełnione wodą lub powietrzem. Woda w postaci ciekłej może występować jako woda związana (higroskopijna, błonkowata lub kapilarna) lub jako woda wolna (wsiąkowa lub zawieszona). Woda w strefie aeracji może także występować w postaci pary wodnej. Wody w tej strefie pozostają w ścisłym kontakcie z powietrzem i nie tworzą ciągłego horyzontu. - wody strefy aeracji: wody błonkowate (wody adhezyjne) - woda otaczająca błonką ziarna mineralne, powierzchnia których jest wysycona wodą higroskopijną. Z ziarnem mineralnym wiążą je siły elektryczne przyciągające drobiny wody. Grubość błonki nie przekracza 0,5 μm. Gęstość wód błonkowatych jest większa niż wody wolnej, temperatura zamarzania niższa od 0 st.C. Nie podlega sile ciężkości, nie przenosi ciśnienia, ma ograniczoną zdolność rozpuszczania. Zdolność wiązania wody błonkowatej to wodochłonność molekularna, a ilość wody błonkowatej w skale to wilgotność molekularna. wody higroskopijne - związane siłami molekularnymi z ziarnami mineralnymi skał. Powstają na drodze adsorbcji przez ziarna drobin pary wodnej z powietrza. Gęstość w. h. wynosi 2 g/dm3, temperatura zamarzania -78 st.C. W. h. nie przenoszą ciśnienia hydrostatycznego, nie mają zdolności rozpuszczania, ani zdolności do ruchu. Mogą otaczać ziarno mineralne częściowo lub całkowicie. Całkowite wysycenie powierzchni ziarn drobinami wody nazywamy maksymalną wilgotnością higroskopijną; wody kapilarne - występują w strefie aeracji w porach i szczelinach o wymiarach kapilarnych. Poruszają się pod wpływem sił spójności i przylegania tworząc na granicy strefy saturacji i strefy aeracji strefę wzniosu kapilarnego. Wody kapilarne podlegają sile ciężkości, przekazują ciśnienie, mają zdolność rozpuszczania, zamarzają w temperaturze nieco niższej od 0 st.C. Wyróżnia się: wodę kapilarną właściwą - nieoderwaną od wody wolnej w strefie saturacji i wody kapilarne zawieszone - tworzące soczewki w strefie aeracji; wody wolne - tworzące w strefie aeracji lokalne zbiorowisko nad stropem soczewki utworów nieprzepuszczalnych, którego zasoby zmieniają się pod wpływem opadów i parowania Strefa saturacji - warstwa skalna, w której wolne przestrzenie (szczeliny, pory) są całkowicie wypełnione wodą. Od strefy aeracji oddzielona jest zwierciadłem wód podziemnych. Wody w strefie saturacji dzielimy na gruntowe, wgłębne i głębinowe- wody strefy saturacji:wody zaskórne (wierzchówki) - tworzące się na niewielkich głębokościach (do 2 m) w zagłębieniach terenu, w dolinach rzecznych i na brzegach jezior wskutek obfitych opadów. Podlegają dobowym wahaniom temperatury i silnemu parowaniu. Często zanikają w okresach posusznych. Nie tworzą ciągłego zwierciadła tzn. występują lokalnie, najczęściej w miejscach o pogorszonych warunkach infiltracyjnych. wody gruntowe - położone poniżej strefy aeracji. Zwierciadło podlega wahaniom sezonowym, naśladuje formy rzeźby powierzchni (jest współkształtne z powierzchnią ziemi). Obficie zasilają rzeki i jeziora. W głębszych warstwach wody gruntowe są dobrze przefiltrowane (wody freatyczne - studzienne). wody wgłębne - położone poniżej spągu warstw nieprzepuszczalnych, zasilane wodami przesiąkającymi przez szczeliny uskoków tektonicznych, okna hydrogeologiczne albo na wychodniach skał przepuszczalnych na powierzchnię (najczęściej). Ze względu na izolację od warunków zewnętrznych nie podlegają wahaniom temperatury lub zaznaczają się tylko zmiany sezonowe (dla płycej występujących). Charakteryzują się napiętym zwierciadłem, dostosowanym do kształtu nadległych warstw nieprzepuszczalnych. W strefach wychodni, lub kontaktu z wodami innych horyzontów, zwierciadło jest swobodne. Różnica poziomów najniżej i najwyżej położonych punktów zwierciadła umożliwia powstawanie efektu artezyjskiego i subartezyjskiego w rozległych synklinach (Niecka Mazowiecka, Niecka Łódzka, Basen Londynu, Basen Dakoty, Wielki Basen Artezyjski). wody głębinowe - wody uwięzione w warstwach skalnych w przeszłości geologicznej, całkowicie odizolowane od czynników zewnętrznych. Zazwyczaj są silnie zmineralizowane, niekiedy ogrzane ciepłem Ziemi. Geneza powstania Ze względu na sposób powstawania wód podziemnych można wyróżnić wody infiltracyjne, które powstają wskutek przesiąkania wody przez szczeliny w glebie i warstwach skalnych, wody kondensacyjne, czyli takie, których przyczyną powstania było skraplanie pary wodnej w przypowierzchniowych warstwach gruntu, wody juwenilne, czyli wody, które powstają z magm wydostających się z głębi Ziemi lub wody reliktowe, które w przeszłości geologicznej zostały uwięzione w warstwach skalnych i przez to nie miały kontaktu z otoczeniem przez długi czas. Wśród reliktowych rozróżnić możemy również sedymentacyjne i infiltracyjneładzie.
.
.